Исследователи обнаружили, что определенный белок в кишечнике ведет важную борьбу с распространением бактерий. Благодаря сочетанию защитных свойств, этот белок в будущем может быть использован для лечения таких заболеваний, как воспалительные заболевания кишечника. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Белок интелектин-2 не является чем-то новым для ученых, но его роль в желудочно-кишечном тракте до сих пор не была ясна. Интелектин-2 входит в группу белков, называемых лектинами, которые действуют, связываясь со специфическими молекулами сахара.
Группа исследователей из Массачусетского технологического института обнаружила, что интелектин-2 действует двумя способами: во-первых, он связывает молекулы слизи, выстилающие желудочно-кишечный тракт, укрепляя слизистый барьер, защищающий ткани кишечника.
Но если происходит нарушение целостности, интелектин-2 также распознает и захватывает различные бактериальные клетки, либо подавляя их рост, либо полностью уничтожая их.
Таким образом, роль интеллектектина-2 заключается в сочетании защитных и наступательных действий, направленных на защиту здоровья организма.
«Примечательно, что интелектин-2 функционирует двумя взаимодополняющими способами», — говорит химик из Массачусетского технологического института Лаура Кислинг. «Это помогает стабилизировать слизистый слой, и если этот барьер нарушен, он может напрямую нейтрализовать или подавить бактерии, которые начинают выходить за его пределы».
Исследователи использовали комбинацию методов для изучения активности интелектина-2. Они изучали ткани мышей, кишечные бактерии мышей и людей, а также выделенные в лаборатории версии этого белка — как человеческие, так и мышиные.
Эти подходы показали, что интелектин-2 нацелен на галактозу, простой сахар, содержащийся в молекулах слизи и в углеводах, покрывающих поверхность некоторых бактериальных клеток (включая бактерии, связанные с желудочно-кишечными инфекциями).
В ситуациях, когда интелектин-2 связывается с микробами и захватывает их, бактерии, по-видимому, со временем разрушаются, возможно, потому что белок нарушает целостность их внешней мембраны.
Более того, некоторые бактерии, которые нейтрализует интелектин-2, в различной степени выработали устойчивость к антибиотикам, что делает эти открытия еще более ценными с точки зрения разработки лекарств.
К таким бактериям относятся золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus), который может вызывать сепсис, и клебсиелла пневмония (Klebsiella pneumoniae), вызывающая пневмонию и другие инфекции.
«Интелектин-2 сначала укрепляет сам слизистый барьер, а затем, если этот барьер нарушен, он может контролировать бактерии и ограничивать их рост», — говорит Кислинг.
По оценкам ученых, в геноме человека закодировано более 200 лектинов, поэтому работа по изучению того, как они влияют на межклеточную коммуникацию и функцию иммунной системы, продолжается.
До этого исследования интелектина-2 ученые связывали интелектин-1 в кишечнике с болезнью Крона. Таким образом, похоже, что эти белки играют решающую роль в защите здоровья кишечника.
Исследователи также отмечают, что уровни интелектина-2 часто оказываются необычно низкими или высокими у людей с воспалительными заболеваниями кишечника. На основании этого нового исследования можно предположить, что это может указывать на недостаточное восстановление слизистого барьера или на гибель полезных бактерий.
Как наступательные, так и защитные аспекты работы интеллектектина-2 могут оказаться полезными в будущем, либо путем разработки лекарств, имитирующих некоторые действия этого белка, либо путем усиления собственных возможностей белка в организме.
Эти лектины — древние животные белки, которые, как считается, существовали задолго до более развитых иммунных систем, действующих в нашем организме сегодня. Но это исследование показывает, что они не являются грубыми инструментами; они очень точно уничтожают опасные бактерии.
«Использование человеческих лектинов в качестве инструментов для борьбы с устойчивостью к противомикробным препаратам открывает принципиально новую стратегию, основанную на нашей собственной врожденной иммунной защите», — говорит Кислинг. «Использование белков, которые организм уже применяет для защиты от патогенов, является перспективным направлением, и именно его мы и движемся».
